很多人知道，老年人做完大手術(shù)后，有時(shí)會(huì)突然“糊涂”記不住事、注意力不集中，甚至出現(xiàn)譫妄，這種現(xiàn)象叫術(shù)后認(rèn)知功能障礙（POCD）。雖然很常見(jiàn)，但原因一直不太清楚。

基于此，寧波市第二醫(yī)院麻醉科陳駿萍研究團(tuán)隊(duì)在《Brain Research Bulletin》雜志發(fā)表了“Pericyte loss impairs the blood–brain barrier and cognitive function in aged mice after anesthesia/surgery”揭示了周細(xì)胞丟失會(huì)損害老年小鼠在麻醉/手術(shù)后的血腦屏障功能和認(rèn)知功能。

本研究旨在探究周細(xì)胞在圍手術(shù)期神經(jīng)認(rèn)知障礙（PND）中的作用。作者通過(guò)七氟烷麻醉聯(lián)合脛骨骨折手術(shù)，在2月齡（年輕）和16月齡（老年）雄性C57BL/6小鼠中建立PND模型，并于術(shù)后第3天進(jìn)行行為學(xué)測(cè)試或取腦分析。結(jié)果顯示：盡管老年小鼠在術(shù)前未出現(xiàn)明顯認(rèn)知下降或血腦屏障（BBB）破壞，但其海馬區(qū)膠質(zhì)細(xì)胞已處于輕度活化狀態(tài)。而麻醉/手術(shù)后，僅老年小鼠出現(xiàn)顯著認(rèn)知功能損害，伴隨周細(xì)胞覆蓋減少、毛細(xì)血管縮短、緊密連接蛋白（occludin和claudin-5）表達(dá)下降，導(dǎo)致BBB結(jié)構(gòu)破壞；血漿蛋白IgG和白蛋白在海馬異常積聚，同時(shí)小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞過(guò)度活化，神經(jīng)炎癥加劇。上述變化在年輕小鼠中均未發(fā)生。研究證實(shí)：在老年個(gè)體中，麻醉/手術(shù)誘發(fā)的周細(xì)胞丟失是血腦屏障受損、神經(jīng)炎癥激活及認(rèn)知障礙的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，提示保護(hù)周細(xì)胞可能成為預(yù)防老年患者術(shù)后認(rèn)知功能下降的新策略。

圖一 麻醉/手術(shù)導(dǎo)致老年小鼠出現(xiàn)認(rèn)知功能障礙

在曠場(chǎng)實(shí)驗(yàn)（）中，四組小鼠的平均運(yùn)動(dòng)速度無(wú)顯著差異，表明小鼠的運(yùn)動(dòng)能力在術(shù)后第三天已恢復(fù)。與假手術(shù)老年對(duì)照組相比，手術(shù)老年組在中央?yún)^(qū)域停留的時(shí)間和移動(dòng)距離更長(zhǎng)，提示老年小鼠在手術(shù)后出現(xiàn)了焦慮和抑郁樣行為，而年輕小鼠則未出現(xiàn)此類(lèi)表現(xiàn)。

在新物體識(shí)別實(shí)驗(yàn)（NOR）中，與相應(yīng)對(duì)照組相比，手術(shù)老年組小鼠的識(shí)別指數(shù)顯著降低；且僅在手術(shù)老年組中，小鼠對(duì)新物體的探索時(shí)間顯著少于對(duì)舊物體的探索時(shí)間，表明老年小鼠在手術(shù)后視覺(jué)和空間記憶能力受損。

在恐懼條件實(shí)驗(yàn)（）中，手術(shù)老年組小鼠在情境性恐懼記憶和線索性恐懼記憶測(cè)試中的僵直時(shí)間均顯著低于老年對(duì)照組；而在年輕小鼠中未觀察到顯著差異，說(shuō)明手術(shù)導(dǎo)致老年小鼠的學(xué)習(xí)和記憶能力下降，但對(duì)年輕小鼠無(wú)明顯影響。

在所有行為學(xué)測(cè)試中，老年對(duì)照組與年輕對(duì)照組相比，各項(xiàng)認(rèn)知功能指標(biāo)均無(wú)顯著變化，表明本實(shí)驗(yàn)所用的老年小鼠本身并未出現(xiàn)明顯的認(rèn)知功能減退。

圖二 麻醉/手術(shù)導(dǎo)致老年小鼠海馬區(qū)周細(xì)胞覆蓋減少和微血管長(zhǎng)度縮短

作者采用CD13和凝集素雙重免疫染色檢測(cè)腦毛細(xì)血管的分布以可視化腦周細(xì)胞和微血管。

結(jié)果顯示，在對(duì)照組中，老年小鼠與年輕小鼠在周細(xì)胞覆蓋和毛細(xì)血管長(zhǎng)度方面均無(wú)顯著差異。麻醉/手術(shù)顯著降低了老年小鼠海馬區(qū)的周細(xì)胞覆蓋和毛細(xì)血管長(zhǎng)度，但在年輕小鼠中未觀察到此類(lèi)變化。

皮爾遜相關(guān)性分析表明，老年小鼠海馬區(qū)腦毛細(xì)血管的退化與周細(xì)胞覆蓋不足密切相關(guān)。

圖三 麻醉/手術(shù)增加了老年小鼠海馬區(qū)血腦屏障的通透性

本研究通過(guò)檢測(cè)腦組織中免疫球蛋白G（IgG）評(píng)估血腦屏障（BBB）通透性。結(jié)果顯示：在對(duì)照組中，年輕與老年小鼠海馬區(qū)的IgG和白蛋白水平無(wú)顯著差異；但手術(shù)后僅老年小鼠出現(xiàn)IgG和白蛋白顯著升高，提示其BBB通透性明顯增加，而年輕小鼠未受影響。

為進(jìn)一步觀察BBB超微結(jié)構(gòu)變化，作者采用透射電子顯微鏡（TEM）。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：年輕對(duì)照組：BBB結(jié)構(gòu)完整，內(nèi)皮細(xì)胞間緊密連接清晰，星形膠質(zhì)終足緊密包繞血管；年輕手術(shù)組與老年對(duì)照組：僅有輕度損傷，表現(xiàn)為內(nèi)皮輕度水腫、緊密連接略短、膠質(zhì)終足輕微腫脹，但整體結(jié)構(gòu)尚可維持；

老年手術(shù)組：BBB破壞最為嚴(yán)重，血管腔塌陷、腔內(nèi)可見(jiàn)游離細(xì)胞器，緊密連接顯著縮短且間隙增寬，星形膠質(zhì)終足大面積水腫并出現(xiàn)脫耦現(xiàn)象（即與血管壁分離）。

這些結(jié)果表明，麻醉/手術(shù)在老年小鼠中特異性加劇BBB結(jié)構(gòu)與功能損傷，而周細(xì)胞丟失可能是這一脆弱性的關(guān)鍵基礎(chǔ)。

圖四 麻醉/手術(shù)加劇了老年小鼠海馬區(qū)的神經(jīng)炎癥

血腦屏障破壞可加劇神經(jīng)炎癥，而神經(jīng)炎癥是PND的關(guān)鍵機(jī)制之一。為此，作者通過(guò)免疫熒光染色檢測(cè)海馬區(qū) Iba1陽(yáng)性的小膠質(zhì)細(xì)胞 和 GFAP陽(yáng)性的星形膠質(zhì)細(xì)胞活化情況。

結(jié)果顯示：老年小鼠在手術(shù)后，其海馬中小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞的活化顯著增強(qiáng)，遠(yuǎn)高于老年對(duì)照組；年輕小鼠無(wú)論是否接受手術(shù)，膠質(zhì)細(xì)胞活化均無(wú)明顯變化；值得注意的是，即使在未手術(shù)的對(duì)照狀態(tài)下，老年小鼠的基礎(chǔ)膠質(zhì)細(xì)胞活性也明顯高于年輕小鼠，提示衰老本身已導(dǎo)致神經(jīng)炎癥“基線升高”。

進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，在老年小鼠中，小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞活化程度與周細(xì)胞覆蓋減少呈顯著負(fù)相關(guān)即周細(xì)胞越少，神經(jīng)炎癥越重。

這些結(jié)果表明：麻醉/手術(shù)在老年大腦中通過(guò)加劇周細(xì)胞丟失，破壞血腦屏障，進(jìn)而觸發(fā)過(guò)度神經(jīng)炎癥，最終促成認(rèn)知功能障礙。周細(xì)胞的保護(hù)或成為干預(yù)老年P(guān)ND的新靶點(diǎn)。

總結(jié)

作者的研究結(jié)果表明，麻醉/手術(shù)減少了小鼠海馬區(qū)的周細(xì)胞覆蓋進(jìn)而引發(fā)血腦屏障功能障礙、毒性血漿源性蛋白積聚以及老年小鼠的神經(jīng)炎癥，最終導(dǎo)致認(rèn)知功能下降。這些發(fā)現(xiàn)對(duì)于深入理解PND的發(fā)病機(jī)制具有重要意義，并提示周細(xì)胞丟失是PND的關(guān)鍵觸發(fā)因素。因此，周細(xì)胞可能成為預(yù)防和治療PND的一個(gè)新型治療靶點(diǎn)。

文章來(lái)源：

https://doi.org/10.1016/j.brainresbull.2023.110799

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